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许多Multicopter,四轴飞行器软件(如KK2.0,Multiwii等)允许用户改变PID配置值,以调整其quadcopters的性能。 在这篇文章中,我将试着简要解释什么是PID,它是如何影响四轴飞行器(或multicopter)的稳定性,以及如何调整PID为您的四轴飞行器。

做好准备,这篇文章是一个比较“学院派”比我其他的PID解释后 ,所以做检查出来也!

什么是PID?

PID(比例 - 积分 - 微分)是一种闭环控制系统,该系统试图通过调节输入以获得实际的结果更接近所希望的结果。 Quadcopters或multicopters使用PID控制器来实现稳定。

PID-quadcopter

有3个算法在PID控制器,它们是P,I和D分别。 P取决于本错误,我过去的误差的累积,以及D是未来的错误的预测的基础上,变化的当前速率。 这些控制器算法被翻译成软件代码行。

有任何形式在四轴飞行器或multicopter控制的,我们需要能够测量四轴飞行器传感器输出(例如,桨距角),所以我们可以估算误差(我们有多远从期望的桨距角,例如水平的,0度)。 然后,我们可以应用3的控制算法的误差,以获得对旨在纠正错误的马达下一输出。

你并不需要了解如何PID控制器的工程,以飞四轴飞行器。 但是,如果你想要更多的理论,这里是一个很有趣的细节,并结合实例PID控制器的解释 。 本教程PID也非常好,易于理解,适合初学者。

有三个参数,一个导频可以调整,以提高更好四轴飞行器的稳定性。 这些都是系数,我们上面提到的3算法。 该系数中基本上都会换到输出的每个算法的重要性和影响力。 在这里,我们要看看这些参数对四轴飞行器的稳定性的影响。

quadcopter-overall-pid-process

每个参数的影响

每个这些参数的变化改变了稳定的效力。 一般有3个PID回路用自己的PID系数,每个轴一个,所以你必须设置P,I和D值各轴(俯仰,滚转和偏航)。

到一个四轴飞行器,这些参数可能会导致这些行为。

  • 比例增益系数 -你四轴飞行器能飞相对稳定,没有其他的参数,但是这一个。这个系数确定其是由陀螺仪测得的更重要的是,人的控制或值。 的系数越高,所述四轴飞行器似乎更敏感和反应性的角度变化。 如果它过低,则四轴飞行器将出现迟缓,将难以保持稳定。 你可能会发现multicopter开始振荡具有高频时,P增益过高。
  • 积分增益系数 -该系数可以增加角位置的精度。 例如当四轴飞行器受到干扰和其角度改变20度,从理论上讲它记住多少角度已经改变,并且将返回20度。 在实践中,如果你让你的四轴飞行器勇往直前,它停止了力量,四轴飞行器将持续一段时间,以抵消作用。 如果没有这个词,反对派持续时间不长。 这个词是不规则的风,地面效应(从电机动荡)特别有用。 然而,当I值过高的四轴飞行器可能开始有缓慢反应和比例增益作为结果的降低的效果,它也将开始振荡像具有高的P增益,但具有较低的频率。
  • 微分增益系数-这一系数允许四轴飞行器达到更快速的期望态度。 有些人把它叫做加速器参数,因为它放大了用户的输入。 它也降低控制动作快,当误差减小快。 在实践中,将增加反应速度,并在某些情况下,增加P增益的效果。

特技飞行 :

  • 需要略高P
  • 要求稍低的I
  • 增加D

温柔飞行平稳 :

  • 需要稍低的低级P
  • 要求稍高I
  • 降低D

这是一个很好的视频演示P和I增益效果。http://www.youtube.com/watch?v=YNzqTGEl2xQ

如何调整四轴飞行器PID收益

我通常调整一次一个参数,开始与P增益,我和那么D增益。 你也可以回去微调值​​,如果需要。

对于P增益 ,我第一次开始低,工作我的方式,直到我看到它的生产振荡。 微调,直到你到达一个点它不是低迷并没有振荡。

对于我的增益 ,重新开始低,慢慢增加。 横滚和俯仰的四左右,要注意多长时间采取停止并稳定下来。 你想获得一个点,它非常稳定迅速释放棒,并没有四处流浪太久。 您可能还需要有风的条件下进行测试,以得到一个可靠的I值。

 d 的增益 ,它可以与P和I值的复杂的相互作用。 当使用D-增益,你需要回去和微调P和我保持工厂以及稳定。

Quadcopters是对称的,所以你可以设置相同的PID增益值,俯仰和滚动。 对于偏航值不一样重要的俯仰和横滚所以它可能是OK设置相同的值作为俯仰/卷下手(即使它可能不是最好的)。之后你multicopter是相对稳定的,你可以开始改变航向收益。 对于非对称multicopter像hexacopter或tricopter,您可能要微调间距,并分别推出后,你有一些飞行体验。

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